трехшарнирная железобетонная рама
Классы МПК: | E04B1/18 строительные конструкции, состоящие из длинномерных несущих элементов, например колонн, балок, каркасов |
Автор(ы): | |
Патентообладатель(и): | Ульяновский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-08-04 публикация патента:
10.05.1999 |
Изобретение возможно использовать в конструкциях трехшарнирных рам промышленного, гражданского и сельскохозяйственного назначения. Технической задачей изобретения является увеличение надежности работы карнизного узла рамных конструкций. В изобретении предлагается выполнять стыкуемые поверхности сборных стоек и ригелей криволинейными, в криволинейных пазах стойки и ригеля размещать заанкеренные арматурные элементы, которые при монтаже узла преднапрягаются до нужных по расчету значений за счет изменения угла сочленения элементов и последующей сварки закладных деталей. Расположение арматурных элементов соответствует зоне действия максимального момента. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Трехшарнирная железобетонная рама, содержащая стойки и ригели, стыкуемая поверхность которых выполнена криволинейной в карнизном узле, отличающаяся тем, что стойка и ригель в карнизном узле выполнены с криволинейными пазами, в которых размещены заанкеренные арматурные элементы, предварительно напряженные за счет изменения угла сопряжения стойки и ригеля, причем расположение арматурных элементов соответствует зоне действия максимального изгибающего момента.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к строительству, в частности железобетонным конструкциям и может быть использовано в конструкциях трехшарнирных рам промышленного, гражданского и сельскохозяйственного назначения. Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в снижении металлоемкости и увеличении надежности работы железобетонных рамных конструкций. Известно, что эксплуатационные нагрузки вызывают в трехшарнирной раме знакопеременный по длине изгибающий момент, причем максимальное значение он приобретает в карнизном узле (фиг. 1), что обуславливает необходимость усиленного армирования этого участка конструкции. Исходя из этого существует ряд конструктивных решений карнизного узла рамных конструкций, в том числе с применением предварительно напрягаемых элементов и деталей (см. например, а.с. N 815179, кл. E 04 B 1/18, 1981 г., а. с. СССР N 759673 кл. E 04 B 1/18, 1980, а.с. СССР N 838018, кл. E 04 B 1/18, 1981). Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа рама каркаса здания по а.с. СССР N 855182, кл. E 04 B 1/18, 1981. У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные признаки:- для усиления зоны наиболее опасных напряжений в процессе монтажа применяются дополнительные арматурные элементы;
- конструкция рамы применяется сборной, состоящей из стойки и ригеля;
- соединение стойки и ригеля в карнизном узле конструкции осуществляется за счет сварки закладных деталей;
- преднапряжение в карнизном узле конструкции выполняется механически за счет углового смещения соединяемых элементов. Недостатками прототипа являются:
- сложность создания и контроля проектного значения преднапряжения в напрягаемом элементе и снижение надежности работы арматуры в зоне стыка;
- в стойке рамы использована арматура в виде пуска высокопрочной проволоки в качестве рабочей (расчетной) арматуры в то время как СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" не допускает применение высокопрочной проволоки без предварительного напряжения. В рассмотренном изобретении предварительно напрягается только невыпускаемая часть пучка при соединении стойки с ригелем. Использование же стержневой арматуры с проводкой через наклонные отверстия технически невозможно;
- при создании предварительного напряжения сопряжение ригеля со стойкой в сухой стык происходит через очень малую площадь опирания по граням элементов. Обеспечить прочность на смятие (п. 3.39 СНиП 2.03.01-84) при такой конструкции сопряжения даже теоретически невозможно;
- в конструкции стыка возможно использование только проволочной арматуры. Указанные недостатки обусловлены конструктивными недочетами, в частности, неверным армированием узла, а также тем, что крайне затруднительно, если вообще возможно изготовление стыкуемых элементов с требуемыми параметрами для обеспечения возможности натяжения арматуры в узле. Технический результат - увеличение надежности работы карнизного узла рамных конструкций и как следствие из этого - снижение их материалоемкости. По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки:
- стыкуемые поверхности стойки и ригеля выполнены криволинейными, причем поверхность стойки имеет положительную кривизну, а поверхность ригеля - отрицательную;
- натяжение арматуры производится не за счет ликвидации зазора как в прототипе, а за счет поворота элементов друг относительно друга по криволинейным поверхностям;
- крепление преднапрягаемой арматуры осуществляется в закладных деталях, выполняемых с прорезями для размещения арматуры. Степень предварительного напряжения при этом будет зависеть от разности = L-L1, назначить которую можно изменяя начальный и конечный радиусы криволинейности поверхности сопряжения ригеля со стойкой и места установки закладных деталей в стойке и ригеле. При расчете предварительного напряжения необходимо учитывать потери напряжения от трения арматуры о поверхность канала ригеля по п. 4 табл. 5 СНиП 2.03.01-84;
- арматура по карнизному узлу располагается не у крайней грани, а в месте наибольшего изгибающего момента в пределах между краем и средней частью диагонального сечения (фиг. 2). Поэтому растянутую арматуру необходимо размещать по дуге окружности с r 15 d, где d - диаметр арматуры. Между отличительными признаками и техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь;
- криволинейность поверхности стыкуемых элементов позволяет за счет некоторого изменения угла сочленения элементов добиваться любого проектного значения преднапряжения с требуемой точностью и необходимым контролем. Точное прилегание поверхностей стойки и ригеля в сопряжении достигается в проектном положении конструкции, что облегчает контроль натяжения преднапрягаемой арматуры;
- расположение арматуры согласно вышеизложенным требованиям позволяет преднапрягать всю дополнительную арматуру с необходимой надежностью, что снижает материалоемкость и увеличивает надежность работы узла. По имеющимся у автора сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована при проектировании, изготовлении и монтаже промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий. Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 изображена эпюра изгибающих моментов в железобетонной трехшарнирной раме. На фиг. 2 представлена эпюра изгибающего момента в карнизном узле рамной конструкции. На фиг. 3 - изображена предлагаемая конструкция. На фиг. 4 представлена деталировка некоторых элементов конструкции. Заявляемая согласно первому пункту формулы изобретения "Трехшарнирная железобетонная рама" содержит стойку 1, ригель 2, соединяемые в проектном положении с помощью сварки закладных деталей 3. В пазах стойки и ригеля располагаются дополнительные арматурные стержни 4, которые в процессе монтажа привариваются к закладным деталям 5, закрепленным на основной рабочей арматуре 6. Преднапряжение арматуры в узле осуществляется механическим путем смещения ригеля 2 из первоначального положения (показано штриховой линией) в проектное. Согласно данным проведения конструкторских проработок заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом имеет существенно большую надежность за счет обеспечения совместности работы рабочей арматуры стойки и ригеля, а также за счет возможности обеспечить более точное преднапряжение арматуры. Заявляемое изобретение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.
Класс E04B1/18 строительные конструкции, состоящие из длинномерных несущих элементов, например колонн, балок, каркасов
несущая конструкция с увеличенным демпфированием за счет конструкции - патент 2526928 (27.08.2014) | |
покрытие здания - патент 2500861 (10.12.2013) | |
сборный железобетонный каркас многоэтажного здания повышенной огнестойкости - патент 2411328 (10.02.2011) | |
каркасное здание - патент 2381334 (10.02.2010) | |
система сборно-монолитного домостроения - патент 2376424 (20.12.2009) | |
блок колонн здания - патент 2373343 (20.11.2009) | |
малоэтажный многоквартирный жилой дом - патент 2369695 (10.10.2009) | |
высотное здание - патент 2350717 (27.03.2009) | |
строительный объект - главный танк океанариума - патент 2343258 (10.01.2009) | |
способ возведения каркаса многоэтажного здания - патент 2338843 (20.11.2008) |